一种采用可调谐激光光源的光谱测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于无源光电子器件光谱特性测试的系统，尤其涉及一种TLS+PD光谱测试系统，属于光通信领域。
【背景技术】
[0002]无源光电子器件作为光纤通信系统中的重要组成部分，在光纤通信网络向大容量、高速率发展的趋势下，无源光电子器件便显得尤为重要。近年来，新材料、新工艺和新产品在不断涌现，无源光电子器件正迎来一个迅速发展的时期，随着需求量的增大，如何在批量生产过程中以一种低成本、高精度的方式快速测试无源光电子器件的光谱特性便显得尤为重要。
[0003]现有无源光电子器件的光谱特性的常见测试方式为采用光谱分析仪OSA(OptiCalSpectrum Analyzer)来进行扫描测试，即利用衍射光栅作为分光元件，利用衍射光栅的色散作用使入射光中不同频率分量的光在空间中分离开来，配合高灵敏度光电探测器PIN管对不同位置处的频谱分量进行探测扫描，最终得到无源光电子器件的光谱特性曲线。
[0004]这种采用光谱分析仪的测试方式由于受衍射光栅色散能力的限制，波长分辨率一般只能达到20?50pm，扫描测试速率较慢(测试时间一般2秒以上)，灵敏度不足，成本很尚O
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，针对现有光谱分析仪在测试无源光电子器件时分辨率偏低，测试速率较慢，灵敏度不足、成本高昂等缺点，提供一种新的测试方案，能够以一种低成本的方式在一定波长范围内实现同时对多个无源光电子器件光谱特性的高灵敏度快速测试。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
[0007]采用高精度可调谐激光光源TLS (Tunable Laser Source)和高灵敏度光电探测器PIN管的方式进行扫描测试，系统主要包括TLS扫描光源、硬件部分、光路部分以及上位机处理程序四部分组成。TLS作为输入光源。TLS输出光进入同步光路后通过1X2功率耦合器分为两路，一路接带通滤波器和标准具作为同步通道，用于标识起始波长点，另一路经过I X N功率耦合器以及待测无源光电子器件进入各自对应的PIN管，作为光谱特性测试通道。采样电路利用ADC采样芯片对同步通道和各测试通道PIN管电压值进行同步采样。在可调谐激光光源TLS的一个完整扫描周期内，采样电路通过定时器以一定周期对同步通道及测试通道PIN管响应进行一次中断采样，采样数量覆盖TLS的一个完整扫描周期后对完成采样数据组包，再通过网口发送数据给服务器端程序(采用UDP协议)，服务器端程序再通过TCP/IP协议将对应通道的采样数据转发给连接的客户端程序，客户端程序每接收完TLS—个完整扫描周期的采样数据后则开始解析协议，将采样数据还原成对应通道待测无源光电子器件的光谱特性曲线。
[0008]所述TLS为同步通道和各测试通道提供光源信号，在一定波长范围内，其波长以一定波长间隔从起始波长开始扫描，到终止波长结束扫描，然后再次从起始波长开始扫描，形成一个循环扫描过程。所采用的TLS—般需要具备高隔离度、高速率以及高精度等特点。
[0009]所述光路部分包括有:1X2功率耦合器、IXN功率耦合器，带通滤波器、标准具。其中带通滤波器和标准具组成了本系统的同步装置，负责标识可调谐激光光源TLS —个完整扫描周期内某几个特征波长点。
[0010]所述硬件部分包括有:同步通道光电探测器PINZ、各测试通道光电探测器PINl?N、采样芯片ADC，缓存BUFFER，ADC负责对各通道PIN管响应进行同步采样，缓存用于存贮各通道PIN管响应的单次采样数据。
[0011]所述上位机处理程序包括有服务器端程序和客户端程序，服务器端程序通过网口接收光谱测试仪发送的各通道采样数据，通过分析同步通道采样数据中的标识波长点完成与各测试通道采样数据的同步功能，同时将同步后的各通道采样数据转发给各连接客户端程序，客户端程序通过网口与服务器端程序建立连接，并将采样数据还原为真实的光谱特性曲线。
[0012]本发明提供了一种采用可调谐激光光源的光谱测试系统，包括:可调谐激光源、光路部分、硬件部分、上位机；所述光路部分包括1X2功率耦合器、带通滤波器、标准具、IXN功率耦合器；所述I X 2功率耦合器的输入端连接到所述可调谐激光源的输出端，所述I X 2功率耦合器的两个输出端分别与带通滤波器的输入端和I XN功率耦合器的输入端相连，所述带通滤波器的输出端与标准具的输入端相连，所述IXN功率耦合器的输出端与N个待测无源光电子器件的输入端相连，N为大于等于I的正整数；所述硬件部分包括同步通道光电探测器、I?N测试通道光电探测器、模数转换器、缓存和同步时钟，所述同步通道光电探测器的输入端与所述标准具的输出端相连，I?N测试通道光电探测器的输入端分别与N个待测无源光电子器件的输出端相连，同步通道光电探测器的输入端和I?N测试通道光电探测器的输出端与所述模数转换器的输入端相连，所述模数转换器的输出端与所述缓存的输入端相连，所述缓存的输出端通过网络连接到所述上位机。
[0013]在上述技术方案中，所述可调谐激光源为窄带高隔离度高速可调谐激光源；所述可调谐激光源在一定波长范围内循环扫描。
[0014]在上述技术方案中，所述上位机包括至少一台服务器计算机和至少一台客户端计算机，所述服务器计算机和至少一台客户端计算机之间通过网络进行通信连接。
[0015]在上述技术方案中，所述客户端计算机运行客户端程序来处理所述待测无源光电子器件的光谱数据，所述客户端程序的数量与待测无源光电子器件的数量相对应，每个客户端程序处理对应待测无源光电子器件的光谱数据，各个客户端程序可以分布在不同的客户端计算机上，也可以多个客户端程序放置在同一客户端计算机上。
[0016]在上述技术方案中，所述服务器端计算机接收来自硬件部分的同步通道采样数据和各测试通道采样数据，通过对同步通道光电探测器响应的同步通道采样数据进行分析，找出某几个特征峰值波长点作为同步处理的基准波长，然后对各测试通道中待测无源光电子器件响应的各测试通道采样数据进行同步处理以获得对应待测无源光电子器件的真实光谱数据。
[0017]在上述技术方案中，所述服务器端计算机根据标准具的滤波峰值波长作为同步处理的基准波长。
[0018]在上述技术方案中，所述服务器端计算机将各测试通道中待测无源光电子器件的真实光谱数据发送给所述客户端计算机，所述客户端计算机将接收到的真实光谱数据还原为光谱曲线并实时显示。
[0019]在上述技术方案中，波长分辨率大于10pm。
[0020]在上述技术方案中，所述模数转换器为高速多通道模数转换器，其通道数量大于等于N+1。
[0021]本发明取得了以下技术效果:
[0022]1、本发明可以实现多个测试通道复用一台光源，极大限度的节约了使用成本。
[0023]2、本发明采用服务器/客户端架构，可以同时测试监控多个通道的光谱特性。同步功能由服务器端处理完成，简化了硬件设计的复杂程度。客户端与服务器彼此独立，可以灵活修改客户端程序以满足各种产品测试分析的需求。
[0024]3、本发明较光谱分析仪(OSA)相比，测试速度快、灵敏度高、波长分辨率高(可以达到1pm以上)，结构简单。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的光谱特性测试系统的总体结构示意图；
[0026]图2是本发明的光谱特性测试系统的同步原理示意图；
[0027]图3是本发明的光谱特性测试系统的上位机程序原理示意图；
[0028]其中:
[0029]TLS:可调谐激光光源；
[0030]DUT-1?N:各通道被测无源光电子器件；
[0031]PINZ:同步通道光电探测器；
[0032]PIN-1?N:1?N测试通道光电探测器；
[0033]1:带通滤波器；
[0034]2:1X2功率耦合器；
[0035]3:标准具；
[0036]4:1 XN功率耦合器；
[0037]5:光路部分；
[0038]6:硬件部分；
[0039]7:网口；
[0040]8:上位机；
[0041]Server:服务器；
[0042]Client-1?N:各通道客户端；
【具体实施方式】
[0043]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。
[0044]图1是本发明的光谱特性测试系统的总体结构示意图，光谱特性测试系统包括光路部分5、硬件部分6、可调谐激光源TLS和上位机，可调谐激光光源TLS输出端与光路部分5中的1X2功率親合器2的输入端连接，将TLS输出的光信号分为测试光和参考光。所述TLS为窄带高隔离度高速可调谐激光源，在一定波长范围内循环扫描，能够用来替代传统光谱分析仪(OSA)中的分光元件一一衍射光栅。
[0045]对于参考光信道，1X2功率耦合器2的其中一个输出端与带通滤波器I的输入端连接，带通滤波器I的输出端与标准具3的输入端连接，标准具3的输出端与硬件部分6中的同步通道光电探测器PINZ连接。
[0046]对于测试光信道，1X2功率耦合器2的另一输出端与IXN功率耦合器4输入端连接，I XN功率耦合器4的I?N通道的输出端分别连接I?N通道待测无源光电子器件DUT-1?N的输入端。
[0047]所述硬件部分6包括有同步通道光电探测器PINZ、1?N测试通道光电探测器PIN-1?N